Роман с камнем

Что происходит с металлом, когда мы воздействуем на него абразивным инструментом? Взглянув на поверхность бруска под микроскопом, мы увидим сложный микрорельеф, отдаленно напоминающий скопление скал. Выходящие на поверхность режущие кромки абразивных зерен расположены друг от друга на различных расстояниях и высотах. Их держит связующая среда, изобилующая уходящими в глубь «массива» порами. Именно варьированием этих параметров — размером абразивных зерен, количеством и материалом связки, а также процентным содержанием пор — удается достигать требуемых величин съема металла и качества обработки поверхности.

Если заснять под микроскопом процесс обработки стали абразивным инструментом, нашему взору предстанет фантасмагорическая картина. Вершины абразивных зерен впиваются в сталь, деформируя ее и срезая стружку; некоторые зерна при этом выкрашиваются и уносятся вместе со стружкой и кусками связки в «каньоны» пор «грязевым» потоком смачивающей жидкости. Другие зерна, наоборот, раскалываются, образуя серию новых острых зубьев, вспарывающих тело нагретого от трения металла.

Если в целях повышения производительности резко увеличить скорость резания, вооружившись болгаркой или электроточилом, то начнется форменный микроапокалипсис. Место контакта стремительно нагревается, охлаждающая жидкость улетучится, превратившись в пар, а стружка начнет искрить, вылетая в направлении движения пары трения сталь-абразив, подобно комете. Вот тут поклонника средств малой механизации и ожидают неприятные сюрпризы: контролировать температуру в зоне контакта довольно сложно, а серьезный перегрев или пережог резко меняет свойства стали. Так что на качественных ножах работайте брусками, памятуя совет классика: «лучше меньше, да лучше».

Пожиратели металла

Нужная скорость съема металла и качество обрабатываемой поверхности определяются в основном тремя параметрами брусков: размером абразивного зерна, материалом зерен и связки, а также их процентным соотношением. Размер зерна — характеристика интервальная: сделать все зерна одинаковыми крайне сложно. По размеру их делят на несколько групп, сообразно решаемым задачам (см. табл. 1).

Следующий показатель — используемый материал зерна: алмаз, корунд, карбид бора и карбид кремния (см. табл. 2). Связка же в зависимости от химического состава делится на три большие группы:

— органическая(бакелитовая, эпоксидная, вулканитовая и др.);

— минеральная (или, как ее еще именуют, керамическая: многокомпонентная на основе продуктов плавления или спекания огнеупорной глины, полевого шпата, борного стекла и проч.);

— металлическая (сплавы меди, олова, цинка и пр.).

Органические связки более прочные и упругие, чем керамические, которые в процессе изготовления становятся похожи по механическим свойствам на фарфор или стекло. Неудачное падение керамического бруска способно его полностью разрушить. Зато керамические связки обладают наиболее высокими режущими свойствами. Металлические связки получили наибольшее распространение на режущих твердые сплавы алмазных инструментах и средствах правки шлифовальных кругов.

Количественное соотношение зерен, связки и пор, а также качественный характер их взаимодействия определяют такой параметр, как твердость абразивного бруска. Его не надо путать с твердостью самих абразивных зерен. Чем тверже брусок, тем меньше в нем пор и больше связки, а зерно закреплено более прочно. В мягких все наоборот: зерно удерживается не слишком надежно, за счет чего происходят постоянное обнажение новых зерен и отвод сработанных зерен вместе с металлической стружкой через поры.

Таким образом, твердые бруски — наиболее износостойкие и наименее производительные: их рекомендуют использовать на доводочных операциях, когда происходит «выглаживание» обработанной поверхности. Тут предъявляются высокие требования к стабильности плоской поверхности камня.

Средства увлажнения бруска, связанные со снижением его «засаливания», следует выбирать в зависимости от его твердости. Твердые плотные практически не впитывают воду, но великолепно работают с небольшим количеством минерального масла. Мягкие от масла портятся, зато с водой они просто «пожирают» металл.

Исключение, пожалуй, составляют только алмазные бруски с металлической связкой: они довольно твердые, но предпочтительнее ими работать с водой. Алмазные зерна обычно наносят на металлическую подложку. Они требуют аккуратного обращения: чрезмерное усилие приводит к «вырыванию» твердых и хрупких зерен и быстрому «лысению» подложки.

Мужская работа

Реже можно встретить бруски конической, цилиндрической и трехгранной формы: предназначены они для заточки и правки инструментов со сложной геометрией режущих кромок.